(57)【要約】【課題】ガスタービンの静翼において、圧力の低い冷却空気によって耐圧強度を楽にした状態で、かつ、簡単な構造で効果的な冷却を行うことができるようにする。【解決手段】空気冷却及び蒸気冷却するガスタービンの静翼において、内側シュラウド、外側シュラウド及び薄い形状を有する翼部の後端部を空気冷却し、内側シュラウド内と外側シュラウド内に供給された冷却空気は、冷却空気出口孔から翼部の表面側に排出されて翼部の表面をフィルム冷却し、翼部の後端部に供給された冷却空気は、後端部の翼尾側に設けられた孔から冷却空気を燃焼ガス側に排出し、冷却蒸気は外側シュラウド側の冷却蒸気入口から翼部に設けられた内向き冷却通路に入り、冷却通路を通って内側シュラウド側でターンし、翼部に設けられた外向き冷却通路を通って冷却蒸気出口で回収されることにより、翼部の後端部、内側シュラウド及び外側シュラウド以外の部分を蒸気冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気冷却及び蒸気冷却するガスタービンの静翼において、
内側シュラウド、外側シュラウド及び薄い形状を有する翼部の後端部を空気冷却し、
前記内側シュラウド内と前記外側シュラウド内に供給された冷却空気は、冷却空気出口孔から前記翼部の表面側に排出されて前記翼部の表面をフィルム冷却し、
前記翼部の後端部に供給された冷却空気は、前記後端部の翼尾側に設けられた孔から冷却空気を燃焼ガス側に排出し、
冷却蒸気は前記外側シュラウド側の冷却蒸気入口から前記翼部に設けられた内向き冷却通路に入り、同冷却通路を通って前記内側シュラウド側でターンし、前記翼部に設けられた外向き冷却通路を通って冷却蒸気出口で回収されることにより、前記翼部の後端部、前記内側シュラウド及び前記外側シュラウド以外の部分を蒸気冷却する
ことを特徴とするガスタービンの静翼。
【請求項２】
前記翼部の後端部を冷却した空気の一部を、前記内側シュラウド側より燃焼ガス通路の内側シールエアとして排出することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの静翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な構成で冷却を効果的に行なうことができるようにしたガスタービンの静翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンのタービン翼の高温部では従来圧縮機の吐出空気又は抽気空気で冷却を行っていたが、ガスタービンの効率向上の手段の一つとして空気に代って蒸気を使用してガスタービンの静翼の冷却を行うことが考えられている。
【０００３】
ガスタービンの静翼の蒸気冷却においては、蒸気はガスタービンと組合せてコンバインドサイクルを構成する蒸気タービンの抽気が使用されていて通常蒸気圧力は高い。また、蒸気のガスタービン中への洩れは、蒸気側サイクル上極めて少くしなければならない。従って、ガスタービンの静翼の蒸気冷却においては、
（１）蒸気圧に耐える耐圧強度があること。
（２）蒸気通路は外部に対して閉じていて供給口と回収口を有すること。
（３）熱応力が低いこと。
（４）製作が容易であること。
などが要求される。
【０００４】
従来のガスタービンの静翼においては、図３及び図４に矢印で示すように、冷却蒸気は、外側シュラウド３１の冷却蒸気入口３２からガスタービンの静翼内に入り、インピンジメント板３９を通過した上翼部３３に設けられた内向き冷却通路３４を通って内側シュラウド３５でターンし、翼部３３に設けられた外向き冷却通路３６を通って冷却蒸気出口３７で回収される。
【０００５】
また、以上に加えて、本特許出願人が特許出願した特願平８−７４９号におけるように、内側シュラウド３５のみ空気冷却したものも提案されている。即ち、特願平８−７４９号においては、図３に示されるように、以上に加えて、内側シュラウド３５内に冷却空気入口４０より冷却空気を導入し、インピンジメント板３９を通って冷却空気を流して内側シュラウド３５を冷却し、冷却後の空気を内側シュラウド３５に設けられたフィルム冷却孔３８より主ガス流れＦ中に流してフィルム冷却を行うようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状のガスタービンの蒸気冷却静翼は、前述のような状況にあり確かに効率上はこれが有利であるが、閉じられた長い折れ曲った通路は、構造が複雑で製作が困難であり、またこれに加えて耐圧強度を楽にするために肉厚にすると翼全体が剛になり熱応力に対して不利になるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、以上の問題点を解消するために提供されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガスタービンの静翼は、次の手段を講じた。
【０００９】
（１）空気冷却及び蒸気冷却するガスタービンの静翼において、
内側シュラウド、外側シュラウド及び薄い形状を有する翼部の後端部を空気冷却し、
前記内側シュラウド内と前記外側シュラウド内に供給された冷却空気は、冷却空気出口孔から前記翼部の表面側に排出されて前記翼部の表面をフィルム冷却し、
前記翼部の後端部に供給された冷却空気は、前記後端部の翼尾側に設けられた孔から冷却空気を燃焼ガス側に排出し、
冷却蒸気は前記外側シュラウド側の冷却蒸気入口から前記翼部に設けられた内向き冷却通路に入り、同冷却通路を通って前記内側シュラウド側でターンし、前記翼部に設けられた外向き冷却通路を通って冷却蒸気出口で回収されることにより、前記翼部の後端部、前記内側シュラウド及び前記外側シュラウド以外の部分を蒸気冷却することを特徴とする。
【００１０】
前記本発明（１）では、ガスタービンの静翼の内側シュラウド、外側シュラウド及び薄い形状を有する翼部の後端部を空気冷却すると共に、翼部の後端部、前記内側シュラウド内及び前記外側シュラウド以外の部分を蒸気冷却することによって構成が単純化され、かつ、局所的に無冷却部が発生して焼付けが生ずることを防止することができ、更に空気性能上薄い形状となるガスタービンの静翼の後端部を空気冷却することによって、圧力の高い蒸気で冷却する場合と比較して強度上有利となると共に、冷却蒸気は、外側シュラウド側の冷却蒸気入口から翼部に設けられた内向き冷却通路に入り、同通路を通って内側シュラウド側でターンし、翼部に設けられた外向き冷却通路を通って冷却蒸気出口で回収される。
【００１１】
更に、内側シュラウド内と外側シュラウド内に供給された冷却空気は、冷却空気出口孔から翼部の表面側に排出されて翼部の表面をフィルム冷却するので、冷却空気を効果的に活用することができる。
【００１２】
前記本発明（２）では、前記本発明（１）において、前記静翼の後端部を冷却した空気の一部を、前記内側シュラウド側より燃焼ガス通路の内側シールエアとして排出することによって、構成を複雑にすることなく燃焼ガス通路の内側シールエアを容易に確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るガスタービンの静翼によれば、従来の蒸気冷却静翼の問題点であった構造の複雑さを製作の困難さを、静翼の一部を空気冷却としたことによって解消することができるとともに、燃焼ガス通路内側のシールエアを容易に確保することができる。また、強度的に有利となって熱応力に対しても無理がない。従って、ガスタービンの信頼性を一段と向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の一形態を、図１及び図２によって説明する。本実施の形態では、図３及び図４に示す従来のものと同様に、冷却蒸気は、外側シュラウド２側の冷却蒸気入口１３から翼部６に設けられた内向き冷却通路８に入り、同通路８を通って内側シュラウド１側でターンし、翼部６に設けられた外向き冷却通路９を通って冷却蒸気出口１４で回収される。ただ、前記図４及び図５に示すものにおけるように、外側シュラウド２内に前記冷却蒸気が供給されるのではなく、冷却蒸気は、翼部６の前記内向き冷却通路８に直接供給され、かつ、前記外向き冷却通路９から冷却蒸気出口１４に排出されるようになっている。
【００１５】
ガスタービンの静翼の内側シュラウド１及び外側シュラウド２には、空気冷却を行うため冷却空気入口孔３が設けられており、同冷却空気入口孔３の反対側には、多数の小径の通孔を有するインピンジメント板４を介して冷却空気出口孔５が設けられている。
【００１６】
また、空気性能上薄い形状となる翼部６の後端部７には、同後端部７を空気冷却するため、一組の内向き冷却通路８と外向き冷却通路９に相当する部分にピンフィンを設けた一つの空気通路１０が設けられており、同空気通路１０内を冷却空気が、矢印に示すように、外側シュラウド２側から内側シュラウド１側へ流れるようになっている。
【００１７】
前記空気通路１０の翼尾側には多数の孔１１が設けられていて、矢印に示すように、空気通路１０内を流れる冷却空気が孔１より排出される主ガス流れＦに合流する。また、空気通路１０の内側シュラウド１側にも翼高さ方向に孔１２が設けられており、同孔１２は空気通路１０内を流れた冷却空気の一部を燃焼ガス通路の内側シールエアとして排出する供給口としている。
【００１８】
以上のように構成された本実施の形態では、翼部６の後端部７以外の部分は、内向き冷却通路８と外向き冷却通路９内を流れる冷却蒸気によって冷却される。
【００１９】
また、内側シュラウド１と外側シュラウド２は冷却空気入口孔３より流入し冷却空気出口孔５から排出される冷却空気によって冷却されるようになっていて、構造を単純化することができ、かつ、局所的に無冷却の部分が発生して焼付けを生ずることを防止することができる。更に、内側シュラウド１内と外側シュラウド２内に供給された冷却空気は、インピンジメント板４を通って冷却空気出口孔５から翼部６の表面側に排出されて翼部６の表面をフィルム冷却し、冷却空気を効果的に活用することができる。
【００２０】
また更に、空気性能上薄い形状になる翼部６の後端部７は空気通路１０内を流れる空気によって冷却されるので、圧力の高い蒸気を用いる場合に比較して強度上有利となり、空気通路１０の断面積を大きくし、かつ、翼部６の後端部７の肉厚を薄くすることが可能で効果的な冷却を行なうことができ、かつ、ピンフィン冷却が可能となる。
【００２１】
前記翼部６の後端部７を冷却した冷却空気は翼部６の後端部７の翼尾側に設けられた多数の孔１１から排出されて主ガス流れＦに合流すると共に、前記冷却空気の一部は空気通路１０の内側シュラウド側の孔１２より内向きに排出されて燃焼ガス通路の内側シールエアとなり、同内側シールエアを容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の一形態の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】従来の蒸気冷却方式のガスタービンの静翼の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１          内側シュラウド
２          外側シュラウド
３          冷却空気入口孔
４          インピンジメント板
５          冷却空気出口孔
６          翼部
７          翼部の後端部
８          内向き冷却通路
９          外向き冷却通路
１０        空気通路
１１，１２  孔
１３        冷却蒸気入口
１４        冷却蒸気出口
３１        外側シュラウド
３２        冷却蒸気入口
３３        翼部
３４        内向き冷却通路
３５        内側シュラウド
３６        外向き冷却通路
３７        冷却蒸気出口
３８        フィルム冷却孔
３９        インピンジメント板
４０        冷却空気入口
Ｆ          主ガス流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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